Investigadores del CONICET, la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y la Universidad de Nueva York descubrieron que el gen HHO5 determina cuándo una planta debe dejar de incorporar este nutriente. El mecanismo fue estudiado en Arabidopsis thaliana, una especie utilizada para analizar procesos genéticos y moleculares que también están presentes en vegetales de importancia agronómica.

El avance, publicado en la revista The Plant Cell, mostró que HHO5 funciona como un "interruptor de saciedad". La directora del estudio e investigadora del CONICET en el INGEBI, Mariana Obertello, explicó: "Lo que muestra nuestro trabajo es que cuando la planta acumula suficiente N orgánico, esto activa el gen HHO5 que regula directa o indirectamente alrededor del 12% de los genes que responden a la dosis de nitrógeno en la planta".

Su actividad desencadena dos respuestas simultáneas: por un lado reprime genes como NRT1.1, encargados de captar nitrato del suelo, por el otro, induce otros vinculados con el metabolismo del nitrógeno orgánico. De esa forma, la planta interrumpe el ingreso innecesario del compuesto inorgánico y aprovecha mejor el que ya procesó y almacenó en sus células.

El costo de absorber sin control

Para comprobar la función de HHO5, los científicos combinaron herramientas de genómica, bioquímica, fisiología vegetal y biología molecular. Al eliminar el gen, observaron que las plantas mutantes incorporaron casi tres veces más nitrógeno inorgánico en determinadas condiciones, lo que confirmó su papel como regulador.

Sin embargo, esa mayor captación no se tradujo en una mejora integral. Obertello explicó: "Pero esas plantas también tuvieron raíces más cortas, menos semillas por fruto y semillas con menos N, mostrando que ‘comer más' sin control tiene un costo". El equipo también determinó que HHO5 apaga directamente los genes responsables de la absorción, mientras que para encenderlos actúa junto con otra proteína denominada WRKY21.

Un desafío para la agricultura

El nitrógeno resulta indispensable para formar biomasa, definir el rendimiento de los granos, desarrollar la arquitectura de las raíces y sostener la fotosíntesis. Pese a su relevancia, los vegetales aprovechan apenas cerca del 50% del disponible en los fertilizantes, insumos que representan un costo elevado y pueden provocar efectos ambientales negativos.

El autor del trabajo e investigador del CONICET en el INGEBI y en la FCEN-UBA, Jorge Muschietti, destacó: "Como una señal interna, cuando hay ‘suficiente' N orgánico circulando en su interior, la planta interpreta que está ‘saciada' y no necesita seguir absorbiendo más N inorgánico del suelo. Justamente ese mecanismo de ‘sentirse llena' es el centro de este estudio".

Los grandes cultivos como el próximo paso

Los resultados sentaron las bases para buscar mecanismos semejantes en especies productivas. "En este caso, Arabidopsis, como modelo vegetal de investigación permite descubrir mecanismos moleculares complejos antes de arriesgarse a trabajar directamente en un cultivo. El siguiente paso es encontrar mecanismos y genes homólogos en cultivos de interés como arroz, maíz, trigo y otros", señaló Muschietti.

Según Obertello, comprender cómo HHO5 enciende y apaga los genes involucrados en la incorporación del nutriente permitirá pensar en variedades que utilicen con mayor eficiencia las reservas del suelo. La posibilidad de trasladar este conocimiento a especies más complejas podría contribuir a mantener la productividad con menores aplicaciones de fertilizantes nitrogenados, uno de los principales desafíos económicos y ambientales de la agricultura.